一家专注流体压力成形技术
【作 者】陈建彬;佐凯;靳凯;姬云峰;李红;陶悦
【引 言】
卡箍是飞机上广泛用于管路连接的标准件，对管道的连接固定有非常重要的作用， 卡箍的质量问题也会影响飞机的飞行安全［１－２］。飞机上卡箍的工作环境一般比较恶劣， 经常在高温高压条件下工作， 而卡圈是保证卡箍在高温高压下仍能密封的关键部件［３］。 传统卡圈材料在加工中易产生较大的残余应力， 导致卡圈的成形质量较差。ＧＨ４１６９ 高温合金具有优异的高温强度、 良好的抗热腐蚀和断裂韧性，被广泛应用于航空航天领域和能源领域中的热端部件， 但该合金在室温下成形时的变形抗力和回弹比较大， 而热成形可以降低变形抗力，减小弹性恢复， 提高成形精度［４－５］。卡圈一般采用冲压成形加工， 而在冲压工艺中，冲压速度对成形质量具有重要的影响［６－７］， 因此，探究冲压速度对ＧＨ４１６９高温合金卡圈冲压成形质量的影响具有重要意义。
倪朝敏等［８］研究了不同冲压成形速度对超高强度钢制件强度的影响， 研究结果表明， 制件的强度随着冲压速度的增大而提高。 刘全义等［９］研究了板料初始温度及冲压速度对２２ＭｎＢ５高强钢热冲压成形过程的影响，研究结果表明，冲压速度过低会对成形质量有影响， 零件成形后的最大应力随冲压速度的增大出现先减小后增大的趋势。李奇涵等［１０］分析研究了高强钢试件在高温下达到破裂时的成形极限及成形效果， 发现板料的最大成形极限量随温度的升高而增大， 在７００ ℃ 时板料成形效果最佳，试件的成形性好。 居龙等［１１］研究了冲压速度对铝合金５１８２－０ 拉伸性能的影响，发现冲压速度越低，零件圆角处的破裂越严重。杨正东等［１２］对高温高压卡箍进行了改进和优化，试验验证和转机应用可以满足使用要求，达到了国际先进水平。研究者大多针对汽车用钢进行了不同成形速度下的冲压性能研究， 但对于高温合金的冲压成形性能的研究较少。
本文以ＧＨ４１６９高温合金为材料，使用ＡＢＱＵＥＳ软件建立卡圈冲压成形的有限元模型，探究冲压速度对卡圈冲压成形后残余应力、等效塑性应变和厚度的影响，并与试验数据进行对比分析，验证冲压有限元模拟的准确性， 以期对提高高温合金卡圈的成形质量提供一定的指导。
【结 论】
（1）在不同冲压速度下，卡圈的残余应力、应变以及厚度的变化趋势均大致相同，且在卡圈曲率较大处出现应力增大、应变集中以及厚度减小的现象。
（2）控制其他条件相同的情况下，随着冲压速度的增大，卡圈的残余应力和厚度值在冲压速度为１００ ｍｍ·ｓ－１ 时冲压效果最优， 等效塑性应变值在２００ ｍｍ·ｓ－１下效果最优， 但在 １００ 和２００ ｍｍ·ｓ－１的速度下等效塑性应变的差别不大。 综合结果选取速度为 １００ ｍｍ·ｓ－１时冲压效果最好。
（3）选取冲压速度１００ ｍｍ·ｓ－１进行试验， 测得厚度的变化趋势与仿真结果较为吻合，说明有限元仿真是预测成形过程和优化成形工艺参数的有效方法。
以下是正文：
